安森美高管談SiC器件布局

據麥姆斯諮詢介紹，Yole近日發布了《功率碳化硅（SiC）：材料、器件及應用-2019版》報告，為大家展示了正在走向繁榮的SiC功率器件市場。Yole在報告中預計，到2024年，SiC功率半導體市場規模將增長至20億美元，2018~2024年期間的複合年增長率（CAGR）將高達29%。其中，汽車市場無疑是最重要的驅動因素，其SiC功率半導體市場份額到2024年預計將達到50%。

2018~2024年汽車領域SiC市場發展預測

數據來源：《功率碳化硅（SiC）：材料、器件及應用-2019版》

安森美半導體（ON Semiconductor）是功率電子領域的市場領導者之一，在SiC功率器件領域的地位正在迅速攀升。近日，Yole首席分析師Hong Lin博士有幸採訪了安森美半導體高級董事兼總經理Bret Zahn。通過本次訪談，Yole希望與您分享安森美半導體在功率SiC市場的經營現狀和發展願景。

Hong Lin（以下簡稱HL）：您好！首先請您做一下自我介紹，您在安森美半導體的主要職責有哪些？

Bret Zahn（以下簡稱BZ）：我是Bret Zahn，是安森美半導體三個業務部門的高級董事兼總經理，這些業務具體包括：低壓金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）（≤40V）、電池保護MOSFET和寬頻隙產品（包括SiC和GaN）。

HL：請您簡要介紹一下安森美半導體的業務情況，特別是在SiC領域？

BZ：安森美半導體旨在成為頂級SiC供應商之一，提供從晶體生長到成品的完整垂直整合，包括用於工業和汽車市場的晶元、分立器件以及模塊產品。

安森美半導體有機和無機增長策略正在齊頭並進，以在儘可能短的時間內成長為頂級SiC供應商。

HL：目前，由安森美半導體開發並已上市銷售的SiC產品主要有哪些？

BZ：自2016年始，我們就發布了650V和1200V二極體產品組合，並在2019年7月首次發布1700V二極體產品組合。

對於MOSFET，我們在2018年12月發布了初代1200V產品，2019年下半年將發布更多版本的新產品，此外，還有新的900V MOSFET產品同時發布。

自2018年初以來，安森美半導體一直在向市場銷售混合SiC工業模塊，並將於2019年第四季度開始銷售全SiC工業模塊。

安森美半導體將在2020年向市場推出全SiC汽車模塊產品組合。

HL：你們在開發此類產品時遇到了哪些具體的困難或挑戰？

BZ：一項新技術引入大規模生產總會面臨各種各樣的挑戰，包括從實際開發，到提高客戶信心和市場應用所需要的品質和可靠性數據等。SiC已經在功率電子市場中實現了產業應用轉變。

數十年來業界首次開始採用基於非硅材料的技術。在開發基於SiC的技術時，從製造到應用測試，開發鏈條中的所有環節都需要進行重新評估。

例如，開發大尺寸晶元SiC MOSFET已被證明是一個巨大的挑戰，除安森美半導體之外只有一家公司已經設法解決。除了由於SiC晶圓中存在的固有缺陷導致的良率複雜性，傳統封裝（例如TO-247）中SiC晶元的新機械應力特性也會帶來挑戰。另一個挑戰是需要開發不僅具有靜態穩健性，還可以應對前所未有的高電壓變化率（dv/dt）的氧化物。

經過短時間的大量努力，安森美半導體已經成功解決眾多挑戰，為市場提供了高度可靠的二極體和MOSFET器件產品組合。

HL：目前，安森美半導體通過其SiC解決方案解決了哪些細分市場的需求？

BZ：安森美半導體是廣泛Si基電源管理元件的領先供應商，並計劃利用我們的SiC產品延續這一市場策略。

目前，我們為滿足工業和汽車領域的多種應用需求提供SiC器件。通過與許多轉向SiC應用的客戶合作，我們將繼續根據需要更新並擴展我們的產品組合，以支持所有關鍵的SiC細分市場。

HL：Yole認為全SiC模塊是未來的發展方向，將成為SiC器件市場的重要組成部分。對此，您怎麼看？目前，全SiC模塊的發展狀況如何？

BZ：向全SiC模塊的發展正在加速，不同的細分市場有各自的發展路徑。

例如，光伏（PV）逆變器市場應用混合SiC模塊已經至少2年了，2019年已經開始轉向全SiC模塊。

汽車市場似乎正朝著全SiC模塊的整合方向發展，跳過了從混合SiC模塊向全SiC模塊演進的過程。

鑒於光伏市場目前對全SiC模塊的應用，以及電動汽車市場的增長預期，我完全贊同未來的全SiC模塊市場將遠大於目前的市場份額。

HL：就您看來，接下來會如何發展？

BZ：我認為SiC市場下一步的關鍵是實現IGBT成本平價。加速成本平價（及更低）的關鍵是完全垂直整合，因此，安森美半導體的目標是儘快實現完全垂直整合。

HL：作為領先的功率半導體廠商之一，安森美半導體如何評價SiC MOSFET和IGBT之間的競爭？特別是對於汽車市場？

BZ：電動汽車市場已經展現出對SiC解決方案的巨大興趣。對於電動汽車牽引應用，SiC解決方案在尺寸、重量和效率增益等方面的優勢已經得到充分證明，這就是為什麼汽車市場正在跳過混合SiC模塊解決方案，快速向全SiC模塊解決方案邁進。

SiC已經為許多汽車應用提供了「系統級」成本效益。一旦SiC可以在器件級實現與IGBT的成本平價，更高的效率結合更低的價格所帶來的優勢肯定難以拒絕。

HL：在您看來SiC生態系統與Si生態系統相比，有何特別之處？

BZ：與Si相比，圍繞SiC開發生態系統需要一系列改變。簡單來說，例如MOSFET之類的SiC有源器件首先就需要新的驅動器。

重新利用傳統IGBT驅動器，甚至將其作為賣點，你可以這樣做，但是是錯誤的營銷。SiC MOSFET具有很不同的輸入阻抗、柵極電荷以及動態速率（ON和OFF、dv/dt和di/dt）。商用IGBT或超級結MOSFET驅動器無法提供驅動峰值性能下SiC MOSFET的必要性能。此外，SiC MOSFET的短路特性和經常需要的負壓驅動需要更強大的驅動器。

然而，門極驅動並不是SiC生態系統中唯一需要真正重新設計的「鏈條」。基於SiC的生態系統還必須包含模塊。模塊將成為需要功率≥20kW的市場應用的關鍵。談到模塊，如果不重新考量SiC提供的電感要求和熱優勢，就無法成功推出產品。儘管可以重複使用Si模塊的外殼和形狀尺寸，但是需要對模塊內部進行重大的重新設計以支持SiC。

此外，得以真正為客戶提供支持的完整生態系統的另一個重要部分是先進的SPICE模型。基於經典曲線量測的SPICE模型不能提供相同的真實度和精度，無法滿足現代功率級模擬的需要，不能捕捉SiC器件的特性。設計人員需要穩健、模擬速度快的模型，並提供反映SiC切換和熱參數的真實數據。

*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。

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